2008-2022年上海大莲湖湿地营养盐时空分布特征、水质评价及来源解析

为了解大莲湖湿地区域水体营养盐的时空分布特征及污染来源,本文系统汇整了20082022年大莲湖湿地的水质数据,于20212022年丰水期和枯水期针对6种不同土地利用类型进行水样采集分析,也于2021年平水期进行各指标的24 h昼夜监测分析。年际研究结果表明,20082022年期间大莲湖湖区总氮(TN)浓度基本处于《地表水环境质量标准》(GB38382002)Ⅳ~Ⅴ类水质标准,在2009年枯水期达到最大值(2.97 mg/L);湖区氨氮浓度近年来满足Ⅲ类水质标准;总磷浓度在2021年的丰水期达到最大值0.79 mg/L,超过Ⅴ类水标准限值0.4 mg/L。湖区水质较生态修复之前有所好转,但营养盐浓度依旧处于较高水平。整体趋势与淀山湖的营养盐浓度基本一致,说明上游淀山湖入湖来水可能是造成大莲湖营养盐增高的原因之一。季节性研究结果显示,水体各类指标存在一定季节性差异,枯水期略劣于丰水期。不排除入湖河流带来的污染对大莲湖湿地区域产生影响,丰枯水期鱼塘和荷花塘水体营养盐和有机物质超标现象突出,尤其是鱼塘点位TN浓度是Ⅴ类水标准限值2.0 mg/L的2~4倍。24 h昼夜监测结果发现,大部分采样点在14:30时,酸碱值、水温、溶解氧和化学需氧量达到最大值,分别为9.1、33.3℃、35.6 mg/L和90 mg/L;营养盐则因来源多元且复杂,昼夜变化不明显。水质指数法计算结果显示,大部分采样点水质为中等水平;水体富营养化评价综合指数法计算结果表明,除丰水期湖泊湿地的B1点为中营养等级外,其余采样点均达到富营养等级;同源性解析的主成分分析结果表明,营养盐和有机质是大莲湖湿地污染物的主要组成,稻田和养殖塘的废水排放、鱼塘饲料和茭白田肥料的施用、游客及当地居民生活污水的排放是主要的外源污染,动植物死亡后尸体的腐烂积累以及水体沉积物本底有机质的释放是主要的内源污染。本研究成果除可作为大莲湖湿地生态治理的理论基础与技术支撑外,更对相应污染来源的控制、污染风险的评估及管理策略的实施提供科学依据。

大莲湖生态系统Ecopath模型构建及特征分析

以大莲湖生态系统为研究对象,将生物分为翘嘴红鲌、红鳍鲌、鲫等25个功能组,运用Ecopath with Ecosim(EWE)软件,构建了大莲湖生态系统的Ecopath模型。研究结果表明:大莲湖生态系统种营养级最高的生物为翘嘴红鲌、蒙古红鲌,有效营养级3.36。系统的总能量转换效率为8.74%,能流主要在营养级Ⅰ到Ⅳ之间流动,转化效率最高发生在第Ⅳ和第Ⅴ营养级之间(15.0%)。生态系统总体特征参数连接指数(CI)和系统杂食性指数(SOI)分别为0.33和0.13,Finn's循环指数(FCI)和Finn's循环平均能流路径长度(FCL)14.17%和3.18%。总体来看,大莲湖生态系统受渔业养殖影响,生态系统较脆弱,为此,提出了建议:适当控制养殖强度,以维护大莲湖湖泊生态系统稳定。

上海大莲湖水域浮游植物群落结构特征及水质评价

分别于2009年春、夏、秋、冬4季对上海大莲湖水域浮游植物和水质进行了4次采样调查,应用Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Margalef物种丰富度指数及优势度等指标分析了不同季节大莲湖水域浮游植物的群落结构特征;并结合理化指标,对大莲湖水域的水体营养状况进行了综合评价。结果表明,大莲湖水域检出浮游植物共计7门40属64种,其中,以绿藻门种类数最多,其次是蓝藻门和硅藻门;浮游植物密度变化范围为0.35×10^6-10.87×10^6L-1;浮游植物优势种季节性变化明显,优势种种类较多,为9-14种,优势度不高,变化范围为0.02-0.60。依据浮游植物密度、优势种等群落结构特征评价得出,大莲湖水域水质介于中营养化至富营养化状态之间;由Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数及Margalef物种丰富度指数得出的评价结果差异较大,其中利用Pielou均匀度指数获得的评价结果与依据理化指标、浮游植物密度及优势种获得的评价结果基本一致,说明该指数适用于大莲湖水域水体营养状态的评价。

上海大莲湖区域农业面源污染特征研究

在实地调研和遥感解译的基础上,采用清单分析方法和等标污染负荷法,研究了大莲湖区域水产养殖和水生经济作物茭白种植特征性农业主要生产模式下面源污染化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)排放量及其排放负荷。结果表明:大莲湖区域农业面源污染COD、TN、TP年排放总量分别为78.3、2.60、.9 t,其中鱼类养殖年排放量分别为53 418.55、832.50、554.02 kg,为水产养殖业主要污染源;茭白单作年排放量分别为6 880.50、756.201、00.13 kg,为种植业主要污染源;区域农业面源污染等标年排放总量达到45 524 m3,主要污染物为TP,等标污染负荷比达到77.07%;主要污染源为鱼类养殖,等标污染负荷比达到60.16%。

上海大莲湖鱼类群落组成及生物多样性

于2009年4月11—19日、4月27—5月8日和5月20—29日3个时间段对大莲湖的鱼类群落特征及其多样性组成进行了调查,共收集鱼类样本24061尾,隶属11科17属22种。群落优势种为鲫(Carassius auratus),占样本个体总数的76.38%;Shannon-Wiener多样性指数(H′)为1.0027,Simpson优势度指数(λ)为0.5959,Pielous均匀度指数(J′)为0.3244,Margalef种类丰富度指标(D)为2.0816,相对稀有种数(R)为90.91%;鱼类群落可分为3个生态类型:江海洄游性鱼类有3种、河湖洄游性鱼类1种和定居性鱼类18种。鱼类食性可分为5种类型:食鱼性鱼类9种、食无脊椎动物性鱼类2种、杂食性鱼类7种、食浮游生物性鱼类有3种和草食性鱼类1种。研究结果表明:大莲湖鱼类群落的多样性指标处于较低水平,稳定性较低;相对于黄埔江下游地区,大莲湖的食鱼性鱼类比例较高,说明位于黄浦江上游的大莲湖之水质好于下游流域。为保护和持续利用大莲湖鱼类资源,应加强监管和对生态环境的保护。

大莲湖池杉林湿地土壤可培养细菌的分离与鉴定

采用牛肉膏蛋白胨培养基培养,从大莲湖池杉林土壤中共分离得到20个菌落形态不同的菌株。通过对这些菌株的形态、培养特征、生理生化特征的研究以及16S rDNA序列分析,初步确定这些菌株分别属于假单胞菌属(Pseudomonas)、芽胞杆菌属(Bacillus)、红球菌属(Rhodococcus)、北里孢菌属(Kitasatosporia)、金黄杆菌属(Chryseobacterium)、不动杆菌属(Acinetobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacte-rium)和丛毛单胞菌属(Comamonas)等9个属细菌。其中芽胞杆菌属和不动杆菌属细菌是优势菌,分离到的红球菌属、北里孢菌属、鞘氨醇杆菌属和丛毛单胞菌属细菌在国内湿地土壤中报道较少。

上海大莲湖春季鲫鱼生境选择

为研究天然淡水湖泊中春季鲫鱼对环境因素的选择性,于2009年3个时间段(4月11日至19日、4月27日至5月8日、5月20日至29日),用同一种型号的鱼笼对上海大连湖的鲫鱼进行定点重复捕捉.结果表明,3个时间段,藻类生境中鲫鱼捕获量一直较高,芦苇和菰生境中捕获量依次下降,而藻类和无草区生境中捕获量依次上升;3个时间段,水深大于等于2m生境中鲫鱼捕获量低于水深小于1m和介于1～2m的生境中的捕获量.在水深介于1～2m的生境中,鲫鱼捕获量在3个时间段内依次上升.有藻类等大型沉水植物、浅滩和缓慢流动的水体环境,是天然淡水湖泊中春季鲫鱼偏爱的生境,但芦苇和深水生境则对春季鲫鱼的繁殖不利.

大莲湖湿地修复区浮游植物群落结构与水质环境因子分析

为了解大莲湖湿地修复区浮游植物及水体富营养化状况,在2018年1—5月对大莲湖湿地修复区的浮游植物群落结构,包括浮游植物的种类构成、密度、生物量优势度及生物多样性进行调查研究,调查期间共鉴定出28种浮游植物,隶属5门25属;其中优势种2个门类,共3种。浮游植物群落结构以绿藻为主,其密度占总数的64.95%。冗余分析结果表明,氮营养盐含量是绿藻群落分布的主要影响因子;溶氧含量、pH值以及氮营养盐含量是蓝藻群落分布的主要影响因子;运用多样性指数与水体污染程度的关系对大莲湖生态修复区水体污染情况进行综合评价,结果表明,该区域处于轻度到中度污染状态。

青西郊野公园建设过程中大莲湖浮游植物年际变化及与环境因子的关系

为了解青西郊野公园建设过程中大莲湖水生态环境变化动态,分别于公园建设前(2014年)、建设过程中(2016年)及开园运营后(2017年)对大莲湖水质及浮游植物群落进行了调查监测。3个年度水体综合营养状态指数平均值分别为49.84、54.66、53.16,表明水体呈现轻度富营养化趋势;3个年度分别采集浮游植物106、98、78种,均以绿藻门种数最多;3个年度浮游植物丰度平均值分别为6.36×10~6、1.05×10~7、1.89×10~7个/L,呈逐年递增趋势;基于浮游植物多样性指数评价,3个年度大莲湖水体水质基本处于中污染水平。冗余分析表明叶绿素a(Chl-a)、透明度和TN是影响大莲湖浮游植物种类和丰度的重要环境因子,其中Chl-a和透明度对浮游植物种类有显著影响,TN和透明度对浮游植物丰度有显著影响。

上海大莲湖湿地和江湾湿地沉积物特性对比评价

以上海大莲湖湿地和江湾湿地的沉积物为研究对象,分别在2011年4月、8月、11月采集沉积物,测定沉积物的pH值、密度、含水率、有机质、总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP)、速效氮、速效磷.结果表明,大莲湖湿地沉积物的有机质含量(38.96～120.19 g/kg)>江湾湿地(20.74～94.64 g/kg),大莲湖湿地的TN含量(13.25～26.93 g/kg)>江湾湿地(5.73～13.56 g/kg),大莲湖湿地的速效氮占总氮的比例(3.28%)>江湾湿地(1.62%),大莲湖湿地的速效磷占总磷的比例(3.88%)>江湾湿地(2.57%).沉积物理化指标相关性分析和主成分分析结果表明,大莲湖湿地沉积物密度与有机质、有机质与速效氮分别呈极显著相关性.江湾湿地与大莲湖湿地沉积物的养分含量对比结果显示,大莲湖湿地沉积物比江湾湿地更有利于湿地植物的生长和生态系统的恢复.

大莲湖池杉林土壤细菌的季节性变化

应用稀释平板法对大莲湖池杉林湿地土壤细菌进行分离,采用16S rDNA序列分析法对所分离细菌进行鉴定。结果表明,池杉林不同季节土壤细菌种类和数量有差异。其中夏季土壤细菌数量和种类最多,春、秋季次之,冬季最少。四个季度共分离得到60株菌株,分属15个细菌种属,分别为芽胞杆菌(Bacillus),假单胞菌(Pseudomonas),黄杆菌(Flavobacterium),红球菌(Rhodococcus),北里孢菌(Kitasatosporia),金黄杆菌(Chryseobacterium),不动杆菌(Acinetobacter),鞘氨醇杆菌(Sphingobacterium),丛毛单胞菌(Comamonas),伯克霍尔德氏菌(Burkholderia),链霉菌(Streptomyces),沙雷氏菌(Serratia),肠杆菌(Enterobacter),窄食单胞菌(Stenotrophomonas)和节杆菌(Arthrobacter)。

大莲湖水域浮游藻类群落特征及其与水环境因子的相关性研究

调查了上海市大莲湖及其周边河道的浮游藻类的种类组成和群落结构，并结合TN．TP、DO等水环境因子，对大莲湖水域水体的水环境质量进行了评价。同时，对浮游藻类与水环境因子之间的相关性进行了分析。结果表明：大莲湖水域共检出浮游藻类7门62种，且优势种种类数较多，在8～16种之间；浮游藻类指示种和水质理化参数评价结果基本一致，大莲湖水域水质处于轻污染至中污染之间；浮游藻类与水环境因子之间关系密切，浮游藻类指标与TN、TP均呈显著负相关，与DO呈显著正相关，与pH值呈极显著正相关。

大莲湖生态修复工程的研究

以大莲湖为研究区域进行生态修复工程实践,在分析了大莲湖环境问题的基础上,将大莲湖工程区划分为湿地恢复与重建区、森林湿地培育区以及浅滩湿地恢复与多样性保育区,并提出相应的修复措施。通过森林湿地、浅滩湿地等多种湿地的恢复及重建,提高湿地的经济产出以及生态修复工程的可操作性和可持续性,探索湖泊生态修复及区域经济的协调发展之路,以期为淀山湖湿地修复工程乃至太湖流域水环境综合治理提供借鉴。

上海青浦大莲湖湿地退化与修复

大莲湖位于上海市青浦区西部,属淀山湖水系,是上海市重要的水源保护区。大莲湖湿地生态环境发生退化,湿地面积较少,污染严重,生物多样性降低。大莲湖湿地修复的主要措施有湿地恢复、河道疏浚、景观塑造和生物多样性恢复等。此外,还应加强对大莲湖湿地管理和社区共管,促进区域经济和水源地保护协调发展。

大莲湖生态修复区浮游生物的分布状况及变动趋势

2008年7月,对大莲湖规划区开展了为期1个月的科学考察,针对大莲湖浮游生物的分布状况及变动趋势进行了分析,结果表明:大莲湖共有藻类86种,隶属于7门48属。优势种有蓝藻门的席藻、微小平裂藻、隐藻门的啮蚀隐藻、硅藻门的肘状针杆藻、绿藻门的小球藻、三角四角藻、简单衣藻、四尾栅藻。与历年调查结果进行比较分析,发现大莲湖浮游植物分布具有明显的上升趋势。

大莲湖周边水系的绿化工程施工浅谈

通过分析大莲湖周边水系的环境问题,根据设计内容和现有的绿化情况,结合实际踏勘,针对大莲湖周边水系土壤透水性差、土壤粘结严重、河道分布广却散且施工道路不通等不利施工条件,为本次施工的重点及难点。通过水陆运输相结合,合理安排工序和施工及养护管理,保证园林施工的效果及成活率。通过对原有的水系进行整合重新布置,对大莲湖周边水系的环境进行修复,确保整个区域湿地生态环境的形成和生态平衡的建立。

上海大莲湖湖泊湿地两栖动物群落分布及生境选择模式

2009年4月到2010年8月,对大莲湖的两栖动物多样性进行了初步调查,两年在6类生境的调查中共记录到两栖动物2科5种1 469只.其中湖岸边的多样性指数和均匀性指数最高(H′=1.313 63,E=0.816 204),人工生境中多样性指数与在自然湿地中相比明显较低(H′=1.101 17,1.082 66,1.102 33;E=0.684 195,0.672 694,0.684 916).运用多元回归分析对两栖动物不同物种的数量与水面积比例、水生植被覆盖率、裸地面积比例、生境复杂程度、人为干扰等环境因子进行生境关键因子分析.回归模型显示:中华蟾蜍(Bufo gargarizans)数量与裸地面积呈正相关(P<0.05),与其他因素无显著关系;泽蛙(Rana limnocharis)数量与生境复杂程度呈显著正相关(P<0.01);金线蛙(R.Plancyi)数量与水面积比例、水生植被覆盖率、生境复杂程度呈正相关(P<0.05);黑斑蛙(R.nigromaculata)数量与水生植被覆盖率呈显著正相关(P<0.01),而与人为干扰呈显著负相关(P<0.01);饰纹姬蛙(Microhyla ormata)数量与生境复杂程度呈正相关(P<0.01),而与人为干扰呈显著负相关(P<0.01).研究结果证实人为干扰和生境破碎化是影响大莲湖湿地两栖动物数量的主要因素,并由此提出在大莲湖地区实施保护两栖动物的措施和栖息地修复的原则.

上海市大莲湖池杉林三种优势植物枯落物分解动态

用枯落物分解网袋法,对上海市大莲湖湿地池杉林内3种优势植物池杉(Taxodium ascendens)、孔雀稗(Echinochloa cruspavonis)、日本看麦娘(Alopecurus japonicus)的枯落物进行了190d的分解培养,测定了分解速率及其C、N、P养分元素释放动态。用收集器法对池杉林枯落物的数量进行了研究。结果表明,池杉林内池杉每年产生枯落物量为5.70t·hm-2,是该林地枯落物的主要来源。3种植物枯落物的分解速率(枯落物的干重量损失)依次为日本看麦娘>孔雀稗>池杉。C元素含量在3种植物枯落物中随时间显著下降;N、P元素在池杉枯落物中均有不同程度的富集,而在日本看麦娘和孔雀稗中则没有发生富集现象。

大莲湖生态修复工程对浮游植物群落结构的影响

为构建稳定的大莲湖生态系统,对大莲湖生态修复区内采取了地型塑造、水系沟通、植被恢复和人工增殖放流等措施,分析了生态修复区浮游植物,营养盐的变化状况和放流鱼类生长情况。结果显示,生态修复实施后,水体中藻细胞密度较人工养殖池塘明显下降,藻类结构发生明显变化,蓝藻所占比重逐渐减小,水体中的氮,磷和叶绿素明显下降;放流鱼种生长和成活情况较好。因此,采用生物操纵技术措施可实现湖泊的生态恢复。

大莲湖生态修复工程对水质影响的研究

大莲湖是淀山湖水系中富营养化程度较为严重的湖泊,从2008年12月起,为了改善水质,重建大莲湖生态环境,采取了塑造地型、设计护坡、调整水系、配置植物、构建快速渗透系统等措施治理大莲湖,分析了生态工程完工后半年多来大莲湖水质变化状况;结果表明:经过生态修复后,其水质得到明显改善,COD、总氮和总磷分别比生态区外的鱼塘下降了68%、62%和74%;氨氮平均为0.27 mg/L,亚硝态氮平均0.02 mg/L,叶绿素a平均下降了72%。因此,将工程措施与生物净化方法有机结合在一起,并因地制宜地构建快速渗透系统是湖泊治理的一条有效途径,该修复工程的成功实施也为其他生态修复工程提供了技术支持。